Relatório 5 - Sabões

SABÃO COM ÓLEO DE FRITURA E SABONETE LÍQUIDO

NOMES: Guilherme Cardoso da Silva, Maria Luiza Andrade Aquino e Mariana Gabriela de Oliveira TURMA: Química 3A – T2 DISCIPLINA: Laboratório de Processos Industriais

BELO HORIZONTE 31 de março e 14 de abril de 2011

SABÃO COM ÓLEO DE FRITURA E SABONETE LÍQUIDO

Relatório apresentado para avaliação na disciplina de Laboratório de Processo Industriais, do Curso Técnico de Química do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, ministrado sob orientação da professora Patrícia Procópio.

BELO HORIZONTE 31 de março e 14 de abril de 2011

I. Introdução I.1 Sabão

Os sabões são grandes agentes tensoativos, usados em conjunto com a água para lavar e limpar  os materiais e apresentam-se de formas variadas, desde barras sólidas até líquidos viscosos. Quimicamente, os sabões são sais de ácidos graxos, obtidos, tradicionalmente, via reação entre triglicerídeos (provindos de óleos e gorduras vegetais e animais) e álcalis (hidróxido de sódio ou potássio lixiviados das cinzas de madeira de lei). Tal reação é chamada reação de saponificação. A palavra “sabão” provém do latim sapo, que é cognato à forma sebum, “sebo”, e aparece pela primeira na enciclopédia de Plínio, o Velho, Naturalis Historia, o qual discute a produção de sabão a partir de sebo e cinzas. A produção de sabão é um dos processos mais antigos da história. Tem-se vestígios da produção de materiais semelhantes ao sabão que datam de cerca de 2800 a.C., na antiga Babilônia. Conhece-se, também, uma tábua de argila datada de 2200 a.C. na qual foi escrita uma fórmula de sabão contendo água, álcali e óleo de canela-da-china (Cinnamomum aromaticum). Segundo, O Papiro de Ebers (Egito, 1550 a.C, antigos egípcios se banhavam regularmente e utilizabam uma combinação de óleos animais e vegetais com sais alcalinos para criar uma substância semelhante ao sabão. Na era moderna, o uso do sabão generalizou-se em países industrializados, graças à difusão da ideia de higiene para redução dos agentes patogênicos. As primeiras barras manufaturadas de sabão surgiram no final do século XIX, quando campanhas publicitárias nos Estados Unidos da América e na Europa conscientizaram a população para a relação entre limpeza e saúde. Atualmente, diversas técnicas para síntese e diversificação do sabão surgiram, aperfeiçoando o produto e garantindo-lhe maior poder de limpeza, com uma produção em escala industrial, principalmente, apesar de ainda haver grande produção artesanal em diversas partes. As grandes discussões acerca da preservação ambiental e reciclagem, presentes atualmente, encontraram na produção de sabão uma solução para a o descarte do óleo de cozinha. Segundo o professor do Centro de Estudos Integrados sobre Meio Ambiente e Mudanças Climáticas da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Alexandre D’Avignon, “a decomposição do óleo de cozinha emite metano na atmosfera, um dos principais gases causadores do efeito estufa, que contribui para o aquecimento da terra. O óleo de cozinha que vai para o ralo da pia chega ao oceano pelas redes de esgoto. Em contato com água do mar, esse resíduo líquido passa por  reações químicas que resultam em emissão de metano.” Tal medida de reciclagem faz com que

os óleos de cozinha, grandes contaminates para o meio ambiente, quando quimicamente transformados, possam ser utilizados para fins de limpeza.

I.2 Sabonete Líquido

Os sabonetes líquidos, assim como os sabões são agentes tensoativos que, em conjunto com a água, promovem a limpeza dos materiais. Porém, estes sabonetes apresentam-se para uso, principalmente, na higiene pessoal. Dessa forma, o controle de viscosidade, pH, textura, odor e indução do ressecamento da pele deve ser mais rigoroso. Na formulação dos sabonetes líquidos encontra-se, em sua maioria, tensoativos aniônicos, como o lauril sulfato de sódio; amida 90 e cloreto de sódio, que agem como estabilizadores da viscosidade; conservantes, a fim de manter as características de limpeza e inibir o crescimento de micro-organismos, contaminando o sabonete e podendo significar um risco à pele humana; ácido cítrico, para controle do pH, entre 6,5 e 7,0; agente perolizante, constituído por uma associação de tensoativos aniônico e não-iônico e de ésteres glicólicos, proporcionando brilho perolado ao produto. Os sabonetes líquidos, também como os sabões, são produzidos em escala industrial e de forma artesanal.

II. Objetivos Aprender as técnicas de preparo de sabão em barra a partir do óleo de fritura e do sabonete líquido.

III.Materiais e equipamentos - 2 Recipientes de plástico 2L e 5L - Balança semi-analítica - Béquer de plástico - Espátula de metal - Espátula de plástico - Frascos de plástico com tampa, limpos e secos - Pipetas de Pasteur 

- Proveta de 10 mL - Proveta de 1L - Proveta de 50 mL

IV. Reagentes IV. 1 Sabão

- 500 mL de óleo de fritura filtrado - 80g de Soda Cáustica - 100mL de água - Corante - Aromatizante (Essência)

IV. 2 Sabonete Líquido

- 350mL de Laurilsulfato de sódio - 40mL de Amida 90 - Cloreto de sódio - Ácido cítrico - 30mL de agente perolizante - Corante - Essência - 550mL de água

V.

Procedimentos V.1 Sabão

- Dissolver a soda cáustica na água, usando um béquer de plástico resistente, pois a reação libera muito calor;

- Adicionar a solução de soda cáustica ao óleo de fritura sob agitação constante; - Agitar por cerca de 30 minutos ou até a mistura tornar-se mais espessa, com aspecto cremoso; - Adicionar o corante e o aromatizante; - Transferir para as formas e deixar endurecer; V.2 Sabonete Líquido

- Misturar o laurilsulfato de sódio na água; - Adicionar a amida e homogeneizar; - Adicionar o agente perolizante; - Medir o pH e, se necessário, adicionar o ácido cítrico para corrigir o pH; - Solubilizar o NaCl em água e adicioná-lo à mistura até que se atinja a viscosidade desejada; - Adicionar o corante e a essência; - Transferir para um frasco. V.

Discussão V.1 Sabão com óleo de fritura

Óleos e gorduras são glicerídeos e podem sofrer reação de hidrólise ácida ou básica. A hidrólise ácida produz somente o glicerol e os ácidos graxos constituintes. Já a hidrólise básica (fig. 01) produz o glicerol e os sais desses ácidos graxos. Nessa prática, o sabão foi produzido com hidróxido de sódio. Dessa forma, a soda atacou os ésteres de glicídio, deslocando a glicerina e formando, com os radicais ácidos assim liberados, sais sódicos. Para que isso aconteça, é necessário que o meio esteja aquecido. Assim, utilizou-se o calor liberado pela dissociação da base em água. Esses sais são os sabões, que depois de passar por processos de purificação e adição de ingredientes, transformam-se em produtos comerciais. A reação de hidrólise básica pode, também, ser chamada de saponificação.

Figura 01. Reação de saponificação

As características do sabão podem variar de acordo com a composição e segundo o método de fabricação. Pode-se adicionar álcool durante o processo de fabricação para torná-lo transparente; pode-se incorporar ar por agitação fornecendo-lhe a propriedade de flutuar; podem-se adicionar  essências, corantes e germicidas. Mas, quimicamente, o sabão permanece exatamente o mesmo, com o mesmo mecanismo de atuação. Uma molécula de sabão tem uma extremidade polar, -COO-Na+, e uma parte não polar, constituída por uma longa cadeia alquílica, normalmente com 12 a 18 carbonos. A extremidade polar é hidrófila, solúvel em água e a parte apolar é hidrofóbica, insolúvel em água, mas solúvel em solventes apolares. Sendo assim, é um composto anfipático. Na limpeza, a parte apolar interage com a sujeira e a extremidade polar interage com a água. Assim, é formada a micela, uma gotícula microscópica de gordura envolvida por moléculas de sabão, orientadas com a cadeia apolar direcionada para dentro (interagindo com óleo) e a extremidade polar para fora (interagindo com a água). Assim, a micela é dispersa na água, devido à repulsão entre as cargas de mesmo sinal das respectivas superfícies, e levada por ela, o que torna fácil remover, com auxílio do sabão, sujeiras apolares.

Figura 02. Micela

Podemos, então, chamar o sabão de emulsificante, tendo a propriedade de fazer com que o óleo se disperse na água em forma de micelas. Em grande parte dos municípios brasileiros o lixo residencial, no momento de seu descarte, segue o caminho dos mananciais aquáticos ou aterros e o óleo é constituinte desse lixo. Quando jogado em aterros ele impermeabiliza o solo, já que possui baixa interação com água impedindo que a renovação dos lençóis freáticos e mananciais aquáticos que dependem do ciclo da água. Além disso, pode sofrer decomposição emitir metano na atmosfera, um dos causadores do efeito estufa. Muitas residências e estabelecimentos comerciais jogam o óleo comestível usado na rede de esgoto. Isso gera graves problemas de higiene e mau cheiro, além de causar o entupimento da mesma, dificultando seu funcionamento. Para retirar o óleo são empregados produtos químicos, o que acaba comprometendo a qualidade da água mesmo após ter sido feito um tratamento de esgoto. Tendo que um litro de óleo pode contaminar um milhão de litros de água, exigindo recursos financeiros consideráveis no momento de separá-los. Pode, também, gerar problemas em contato com mananciais. “O óleo mais leve que a água, fica na superfície, criando uma barreira que dificulta a entrada de luz e a oxigenação da água, comprometendo assim, a base da cadeia alimentar aquática, os fitoplânctons.” (PONTES & ALBERCINI, 2004) Para resolver os problemas gerados pelo descarte indevido do óleo, pode-se apontar locais de coleta de óleo comestível usado, porém não é muito eficiente já que “o preço pago pelo óleo de cozinha usado pelas indústrias de reciclagem (não mais que R$ 0,04 o quilo) não é atraente e a

armazenagem do líquido significa um trabalho a mais para o empresário e para a dona de casa” (PONTES & ALBERCINI, 2004) Dessa forma, a produção de sabão artesanal com óleo de fritura ajuda a evitar danos ao meio ambiente e pode ser considerada uma forma fácil de reaproveitamento, já que requer poucos reagentes e é de fácil realização. Em relação aos subprodutos, a glicerina pode ser aproveitada de várias formas. Por esse motivo toda fábrica de sabão também pode vender glicerina. Ela é adicionada aos cremes de beleza e sabonetes, pois é um bom umectante, isto é, mantém a umidade da pele. Em produtos alimentícios ela também é adicionada com a finalidade de manter a umidade do produto. Outra aplicação é na fabricação do explosivo conhecido como nitroglicerina.

V.2 Sabonete líquido

Na preparação do sabonete líquido utilizou-se o lauril éter sulfato de sódio (LESS). É obtido através da reação de álcoois graxos etoxilados (álcool graxo + óxido de eteno) com agentes sulfatantes como o SO3. O lauril éter sulfato de sódio (Fig. 03) apresenta uma baixa capacidade de remoção da gordura de constituição da pele, sendo por isso menos agressivo no uso humano. É um tensoativo aniônico com alto poder espumógeno, ótima detergência, média irritabilidade aos olhos, ótimo comportamento em termos de incremento de viscosidade, boa compatibilidade com a pele. Sendo de origem agrícola as suas principais matérias-primas, os derivados do lauril éter sulfato atendem aos requisitos de desenvolvimento sustentável e por serem, também facilmente biodegradáveis, atende aos conceitos de qualidade ambiental.

Figura 03 - Lauril éter sulfato de sódio

A amida 90 (Fig. 04) é um tensoativo não aniônico. Pode também ser chamada de dietanolamida de ácido graxo de coco. É uma boa formadora e estabilizadora de espuma, possui alta solubilidade em meio alcalino ou ácido, alta tolerância a eletrólitos, têm boa capa-cidade umectante e aumentam a viscosidade de outros tensoativos. Também é responsável pela

solubilização de óleos e essências. Além disso, é um composto facilmente biodegradável. Dessa forma, é largamente usada em formulações na indústria farmacêutica e cosmética.

Figura 04. Amida 90

O cloreto de sódio foi utilizado espessante. Ele é largamente utilizado na indústria devido a seu baixo custo. Ele proporciona o aumento de viscosidade na formulação. A viscosidade do sabonete líquido é um dos principais apelos de marketing, visto que o consumidor entende que, quanto mais viscoso for o detergente, maior é sua “concentração” e conseqüentemente maior o seu rendimento, proporcionando uma maior economia do produto. Os conservantes são utilizados como um componente bacteriostático. Na verdade ele não elimina as bactérias, apenas inibe sua reprodução. O metilparabeno (Fig. 05) é o conservante mais utilizado, devido a sua efetividade e baixo custo.

Figura 05. Metilparabeno

Os controladores de pH são empregados para manter o pH dentro da faixa esperada, o ácido cítrico é o controlador de pH mais utilizado. Sempre que se desejar abaixar o pH acrescenta-se um pouco de solução de ácido cítrico. Caso queira aumentar o pH utiliza-se mais amida. É importante que o pH esteja o mais próximo do neutro possível para que não haja irritabilidade na pele. A Base Perolada é um agente perolizante a frio, composto pela associação de tensoativos aniônico e não-iônico e de ésteres glicólicos. Ela proporciona brilho perolado às formulações de xampus, detergentes líquidos para lavagem manual de louças e sabonetes líquidos para lavagem de mãos, melhorando o aspecto final destes produtos. É facilmente adicionado às mais diversas formulações e é compatível com todos os seus componentes, especialmente com os tensoativos

lauril éter sulfato de sódio, dietanolamida de ácido graxo de coco. Sua adição à formulação não requer aquecimento, o que proporciona economia de processo. Entre as vantagens de se produzir sabonetes líquidos sintéticos podem-se citar o controle do pH,  já que permite fácil controle do seu pH para que fique próximo ao da pele humana, neutro ou mesmo básico; viscosidade, podendo-se obter sabonetes bastante líquidos, densos ou na forma de gel; os aditivos, como extratos glicólicos, essências e corantes, entre outros, são facilmente incorporados; o custo, já a matéria prima para a fabricação de sabonetes líquidos sintéticos são relativamente baratos e o preparo, já que o processo de produção dos sabonetes líquidos sintéticos é fácil e rápido.

VI.

Conclusão

Pode-se concluir que ambos agentes de limpeza (sabões) são fabricados segundo o mesmo princípio, apesar de possuírem aplicações e matérias-prima distintas. Ambos são de fácil síntese, sendo produzidos em escala industrial e artesanal.

IX. Referências bibliográficas Sintepon EG. Disponível em: http://www.biosintese.com.br/sinteponeg Acessado em: 21/04/2011 Produtos. Disponível em: http://www.dipaquimica.com.br/produtos/prod94.htm Acessado em: 21/04/2011 Sabonetes

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AZEVEDO, O. A. (et al). FABRICAÇÃO DE SABÃO A PARTIR DO ÓLEO COMESTÍVEL RESIDUAL: CONSCIENTIZAÇÃO E EDUCAÇÃO CIENTÍFICA. XVIII Simpósio Nacional de Ensino de Física, SNEF 2009: Vitória, ES.